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Diseño y Simulación del Control de un Transformador de Estado Sólido de Tres Etapas con Entrada Trifásica y Salida Trifásica Basado en un Convertidor DC-DC de
Doble Puente Activo y un Convertidor AC-DC Multinivel de Diodo Anclado.
Danny Espinoza Andrade (1)
, Jorge Aguilar Sánchez (2)
, Sixifo Falcones (3)
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Computación
Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)
Campus Gustavo Galindo, Km 30.5 vía Perimetral
Apartado 09-01-5863. Guayaquil-Ecuador
, [email protected] (2)
, [email protected] (3)
Resumen
El presente proyecto consiste en diseñar el controlador de un Transformador de Estado Sólido (SST), con el objetivo de
mostrar un modelo base de transformador para ser utilizado en una Red Eléctrica inteligente (Smart Grid). Lo que se
pretende con este proyecto es mejorar la calidad de energía de la red eléctrica, además se presenta una manera de
incluir energías renovables al sistema. Se menciona algunos problemas que afectan al Sistema eléctrico actual y como
el SST puede corregir estos problemas, se da a conocer las ventajas que tiene una Smart Grid, se muestra la topología
del SST utilizada, se dimensiona los componentes a utilizarse en cada etapa, se modela la planta de cada convertidor,
se presenta el diseño del controlador y la estrategia a utilizar para controlar cada una de las etapas del SST. Para
efecto de diseñar el controlador del SST se modelará un controlador por cada etapa. Para la primera y la última etapa
se diseña un control en cascada para controlar voltaje y corriente mientras que para el DAB se controla el voltaje de
salida, por último se muestra las simulaciones del SST al ser afectado por diferentes perturbaciones. Debido al alto
costo de los componentes del SST no se realiza ninguna implementación física, además el presente proyecto ha sido
limitado a la simulación del SST mediante switches ideales para que el diseño sea más sencillo y fácil de interpretar.
Todo el trabajo se lo realiza con la ayuda de las herramientas PLECS y SIMULINK, del programa MATLAB, en el cual
se simula el sistema modelado.
Palabras Claves: Transformador de Estado Sólido, Red Eléctrica Inteligente, Calidad de Energía, energías
renovables.
Abstract
This project consists to design a controller for a Solid State Transformer (SST), with the purpose of showing a
transformer base model to be used in a smart Grid. The aim of this project is to improve the power quality of the power
grid, also shows a way to include renewable energy to the system. It mentions some problems affecting the current
electrical system as the SST can correct these problems, shows the advantages of having a Smart Grid, shows the
topology used in SST, dimension components used in each stage, models each plant converter, we present the design of
the controller and the strategy to use to control each stage of the SST. For the purpose of designing the controller of the
SST we have to design a controller for each stage. For the first and the last stage is designed cascade control to make
control of voltage and current, for the DAB we control the output voltage and finally shown simulations of the SST to be
affected by various disturbances. Due to the high cost of SST components do not perform any physical implementation,
and this project has been limited to the simulation of SST using ideal switches to keep the design simple and easy to
interpret. All work is done with the help of the tools PLECS and SIMULINK, MATLAB program, which simulates the
modeled system.
Keywords: Controller, Solid State Transformer, Smart Grid, Power Quality, including renewable energy.
1. Introducción
En la Actualidad con el concepto de Smart Grid y
las fuentes de energía alternativas, el usuario pasa a
ser parte importante en la distribución de la energía
eléctrica, siendo capaz de producir su propia energía
lo que implica interconectar de la mejor manera
posible generación, transmisión y consumidor;
permitiendo de esta forma al distribuidor estar en
constante monitoreo del flujo energético y los
elementos que conforman la red eléctrica, evitando así
perdidas que se presentan en la distribución y detectar
posibles fallas que se pueden originar tanto en la
producción como en el consumidor.
El desarrollo del presente proyecto radica en el
modelamiento y diseño del sistema de control para un
Transformador de Estado Sólido (SST), que permitirá
una mayor eficiencia en los sistemas de distribución
energéticos basados en técnicas de control más
sencillas y efectivas para ser utilizados en redes
eléctricas inteligentes.
2. Planteamiento del problema
Cada día es más caro el combustible utilizado por
las plantas de generación de energía tradicionales y
también tenemos el problema que se produce durante
los picos de demanda, con los sobrecostes que ello
supone. Un aspecto que las Smart Grid permitirían
mejorar sería la integración de las energías renovables
para los usuarios finales que dispongan de elementos
de micro-generación permitiendo generar su propia
electricidad y la inyección en la red de la energía
generada durante los picos de consumo.
La fiabilidad de la energía y su distribución es otro
matiz a tener en cuenta, aún existe una gran pérdida
económica y social debida a la falta de electricidad en
determinadas ocasiones. Además, muchas veces las
propias compañías no detectan dichos apagones hasta
que los usuarios finales les informan. Otro problema
adicional es que si no se ataja rápidamente el fallo,
puede provocar un fallo en cascada debido a la
congestión y sobrecargas que se producen.
La implementación de sistemas automáticos
inteligentes puede hacer que se tenga un conocimiento
en tiempo real de toda la red permitiendo una rápida
reacción, la detección previa de problemas potenciales
y la minimización del impacto de un fallo.
Los transformadores actuales son dispositivos de
una sola función cambiando el voltaje de un nivel a
otro, en cambio, con esta nueva tecnología los SST
son mucho más flexibles utilizan transistores y diodos
con otros dispositivos basados en semiconductores,
que están diseñados para gestionar altos niveles de
energía. En la Figura 1 se muestra el esquema básico
de la conexión de un transformador en estado sólido a
la red.
RED
PUBLICA
3Ø
CONTROLADOR
SST
MICRO
GENERACION
CARGA
3Ø
Figura 1. Conexión del SST a la red eléctrica.
3. Generación Distribuida
La generación distribuida consiste en crear redes
descentralizadas de generación eléctrica con centrales
generadoras de menor tamaño y más cercano a los
puntos de consumo, lo cual permite que se reduzcan
las pérdidas del sistema (pérdida en los kilómetros de
cables) por la cercanía entre el punto de producción
con el punto de consumo[1].
Permite una integración más sencilla de las
energías renovables en la red, por tanto, y siguiendo el
presente modelo la red de suministro debería
converger hacia una estructura de malla con
numerosas interconexiones, sustituyendo a la actual
estructura lineal. En la Figura 2 se muestra un sistema
de distribución de una red inteligente.
Figura 2. Distribución Red Eléctrica Inteligente.
Fuente: [http://www.osii.com, smartgrid]
4. Transformador de estado sólido (SST)
Los transformadores de estado sólido (SST) se los
emplea más en los últimos años como una posible
solución a los retos que enfrenta toda la red eléctrica
debida al incremento de carga y a la introducción de
sistemas de energías renovables. Los transformadores
basados en electrónica de potencia implementan una
red inteligente de comunicación para asegurar la
estabilidad y optima operación de la red.
Peso y tamaño reducido debido al transformador
de alta frecuencia.
Introduce potencia reactiva a la red cuando lo
necesite.
Mejora la calidad de energía del sistema.
Limita la corriente a la deseada.
Administra la energía almacenada.
Los armónicos pueden ser aislados.
Como se observa en la Figura 3, el alto voltaje de
la red es transformado por medio de circuitos de
electrónica de potencia a voltaje continuo antes de ser
aplicado al lado primario del transformador de alta
frecuencia, donde se produce el aislamiento de las
etapas y poder reducir el voltaje continuo que va a ser
transformado nuevamente en un voltaje alterno.
Figura 3. Esquema básico del SST. Fuente:
[Intelligent solid state transformers by Johann Kolar]
5. Topologías del SST
Existen 4 configuraciones de SST en general que
podrían definir las diferentes topologías, tal como se
observa en la Figura 4.
a) Un estado sin enlace DC.
b) Dos estados con enlace DC de bajo voltaje.
c) Dos estados con enlace DC de alto voltaje.
d) Tres estados con enlace DC de alto y de bajo
voltaje.
Figura 4. Topologías del SST. Fuente: [A DC-DC
multiport converter by Sixifo Falcones Zambrano]
En la actualidad el transistor bipolar de puerta
aislada (IGBT) y los transformadores de alta
frecuencia no están disponibles para altos voltajes,
entonces para resolver este problema se conectan
varios módulos en serie, adicionalmente, usando
técnicas de niveles se puede reducir el rizado de la
corriente lo que se traduce en filtros de menor tamaño
[2].
6. Etapas del SST
Etapa AC-DC: Está compuesta por un puente H
con IGBT’s, donde su función es convertir el voltaje
alterno tomado desde la red a un voltaje continuo o
viceversa. El convertidor AC-DC se muestra en la
Figura 5.
Figura 5. Convertidor AC-DC (Rectificador).
Etapa DC-DC: Consta de un convertidor DC-AC,
un transformador de alta frecuencia, y un convertidor
AC-DC, dependiendo de la relación de vueltas del
transformador aumenta o reduce la tensión de salida.
La Figura 6 muestra el puente activo dual.
Figura 6. Puente activo dual.
Etapa DC-AC: Es la etapa se conecta a la carga
que consume corriente alterna. La función de un
inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente
continua a un voltaje simétrico de salida de corriente
alterna [3]. La Figura 7 muestra el esquema de un
inversor trifásico.
Figura 7. Convertidor DC-AC trifásico
7. Dimensionamiento de los parámetros
del SST.
El SST que se modela en este proyecto es de tres
etapas con entrada trifásica y salida trifásica basada en
un convertidor AC-DC de tres niveles mediante diodo
anclado, un convertidor DC-DC de doble puente
activo y un convertidor AC-DC. Tiene la capacidad de
manejar una potencia de 1000 KVA, la entrada de
voltaje trifásica es de 13200 voltios RMS, y la salida
es un voltaje trifásico línea a línea de 440 voltios.
Cada módulo se encuentra formado por switches
ideales para la conmutación, los cuales son
controlados por señal de ancho de pulso y unidos por
enlace de voltaje DC. Los enlaces de voltaje DC en
alta y baja tensión se determinan según las
necesidades de los convertidores.
Dimensionamiento del convertidor AC-DC: Se
tiene una entrada trifásica de 13200 voltios RMS y se
fija una modulación de magnitud de 0.85 entonces se
procede a calcular el voltaje del enlace DC de alta
tensión HVDC y la corriente nominal.
√
√ [ ] (7.1)
√
√ √
√ [ ] (7.2)
Para el cálculo del L y C se utiliza sus ecuaciones
características.
∫ ( ) (7.3)
∫ ( ) (7.4)
Aplicando las ecuaciones (7.3) y (7.4) obtenemos
los siguientes resultados Li= 85,5 mH, CH= 64,8 µF
que son los valores de la inductancia del rectificador y
la capacitancia respectivamente.
La Figura 8 muestra la corriente del inductor,
además muestra el desfase entre el voltaje de la red y
del convertidor.
Figura 8. Corriente IL, voltaje de la red y del
convertidor.
El voltaje de rizado del capacitor no debe superar
el 3% del voltaje del enlace de alta en DC que
corresponde a 380,39 voltios de pico a pico, en la
Figura 9 se muestra el voltaje de rizado del capacitor
.
Figura 9. Voltaje de rizado del capacitor .
Dimensionamiento del DAB: Debido a que se
requiere una salida trifásica con un voltaje de línea a
línea de 440 voltios RMS a la salida del SST y una
modulación de amplitud de 0.85, se procede a
calcular el enlace DC de baja tensión ( ):
√
√ √
√ [ ] (7.5)
Corriente de entrada
Voltaje de entrada de la red
Voltaje del convertidor
Voltaje en el capacitor del enlace de alta
(7.6)
Para calcular el inductor se utiliza la ecuación
de la potencia del DAB:
(
)
(
| |
) (7.6)
(
)
(
| |
) (7.7)
( )
(
)
(7.8)
Una vez que se ha calculado el inductor del DAB se
procede a calcular el valor del capacitor del
enlace DC de baja, para lo cual se realiza un
procedimiento similar que en la etapa del convertidor
AC-DC.
∫ ( ) (7.9)
Aplicando la ecuación (7.9) obtenemos el
resultado Cmin=178 que es el valor de la
capacitancia del DAB.
Dimensionamiento del convertidor DC-AC: La
carga que alimentara el SST es de 1000 KVA,
entonces la potencia del convertidor DC-AC es la
misma potencia de la carga. El convertidor que se
utiliza se presenta en la Figura 10, el cual consta de
cuatro ramales, tres ramales de las fases y un ramal
del neutro, además de un filtro capacitivo inductivo
para minimizar el rizado de la carga; se encuentra
formado por switches ideales para la conmutación y
además estos son controlados por señal de ancho de
pulso.
Figura 10. Convertidor DC-AC.
√
√ (7.10)
∫ ( ) (7.11)
∫ ( )
(7.12)
La Figura 11 muestra la corriente del inductor en el
inversor.
Figura 11. Corriente en el inductor del inversor.
Para hallar el banco de capacitores conectados a la
carga, se utiliza el criterio de que la frecuencia de
resonancia debe ser por lo menos una década menor
que la frecuencia de conmutación de 20Khz.
√ (7.13)
Una vez que ya tenemos los valores de la frecuencia
de resonancia y la inductancia del inversor entonces
podemos despejar de la ecuación (7.13) el valor de la
capacitancia del filtro RLC que seria 27,77 .
En la tabla 1 se muestra en resumen todos los
valores calculados para el SST.
Tabla1. Valores del SST seleccionado.
8. Estrategia de control
Para el diseño del controlador se debe tener en
cuenta que se necesita controlar tanto la magnitud el
voltaje de los enlaces de tensión DC, como la
dirección y magnitud de la corriente de cada etapa del
SST, se diseñará un lazo de control para la corriente y
un lazo de control para el voltaje, teniendo en cuenta
que el lazo de corriente será mucho más rápido que el
Corriente del inductor
lazo de voltaje. La Figura 12 presenta el esquema
general de control para el SST de 3 etapas.
Modelamiento Etapa AC-DC
Planta de corriente:
(7.14)
Para poder analizar el sistema trifásico se usa la
técnica de la transformada de Park, que permite
convertir un sistema trifásico estacionario (abc), en
uno de dos fases ortogonal que gira en sincronismo
con el eje (d-q).
( ) * (
) (
)+ (
) (
) (7.15)
(7.16)
( )
( )
(7.17)
Planta de voltaje:
(7.18)
( ) (7.19)
∫( ) (7.20)
(7.21)
Para calcular el controlador se usa el criterio del
factor K y el resultado es el siguiente:
(
)
(
)
(7.22)
(
)
(
)
(7.23)
El ancho de banda del lazo de corriente es una
década menor que la frecuencia de conmutación , por otro lado el ancho de banda del voltaje es de
100 Hz, debido a que debe estar separado por lo
menos una década de la frecuencia del lazo de
corriente. Las Figuras 13 y 14 presentan el diagrama
de bode de lazo abierto de corriente y voltaje
respectivamente utilizando los controladores
calculados.
Figura 12. Esquema general de control del SST.
Figura 13. Diagrama de bode de lazo abierto de
corriente.
Figura 14. Diagrama de bode de lazo abierto de
Voltaje.
Modelamiento Etapa DC-DC
Usando la ecuación de la potencia del DAB se
obtiene:
(
| |
) (7.24)
(
) (7.25)
∫( ) (7.26)
( ) ( )
( )
(7.27)
( ) ( )
( ) (7.28)
( )
( ) ( ) (7.29)
( )
( ) ( ) (7.30)
( )
(7.31)
( )
( ) ( ) (7.32)
( )
( )
( )( ) (7.33)
Para calcular el controlador se usa el criterio del
factor K. El controlador obtenido con un margen de
fase de 60 ° y un ancho de banda de 1000 Hz
es un controlador tipo II:
(
)
(
)
(7.34)
La Figura 15 muestra el diagrama de bode de lazo
abierto del DAB utilizando el controlador calculado.
Figura 15. Diagrama de bode de lazo abierto del
DAB.
Modelamiento Etapa DC-AC
Aplicando la ley de Kirchhoff a la malla de salida
se obtiene:
(7.35)
(
) ( ) * (
) (
)+ (
) (7.36)
( )
( )
(7.37)
Debido a que la corriente es una variable
controlada y que a la salida se encuentra conectada la
carga y el banco de capacitores en paralelo se asume
que:
( ) ( ) ( )
(7.38)
Frequencia (Hz)
-100
-50
0
50
100
150
System: untitled1Frequency (Hz): 2.01e+003Magnitude (dB): -0.0483
Mag
nit
ud
(d
B)
10-1
100
101
102
103
104
105
106
-180
-150
-120
-90 System: untitled1Frequency (Hz): 2.01e+003Phase (deg): -120
Fase (
deg
)
Frecuencia (Hz)
100
101
102
103
104
-180
-150
-120System: untitled1Frequency (Hz): 100Phase (deg): -120
Fase (
deg
)
-50
0
50 System: untitled1Frequency (Hz): 100Magnitude (dB): -0.0298
Mag
nit
ud
(d
B)
Frecuencia (Hz)
101
102
103
104
105
-180
-150
-120
-90 System: untitled1Frequency (Hz): 1e+003Phase (deg): -120
Fase (
deg
)
-50
0
50 System: untitled1Frequency (Hz): 1e+003Magnitude (dB): -0.0316
Mag
nit
ud
(d
B)
( ( )
) (
( )
) ( ( )) (7.39)
(
) (
)
( ) (
) (7.40)
( )
( ) ( ) (7.41)
( )
( )
(7.42)
Para el controlador de corriente, con un margen de
fase de 60 ° y un ancho de banda de 250 Hz,
se obtiene un controlador tipo II:
(
)
(
)
(7.43)
La Figura 16 muestra el diagrama de bode de lazo
abierto de corriente utilizando el controlador
calculado.
Figura 16. Diagrama de bode de lazo abierto de
corriente.
Para el controlador de voltaje, con un margen de
fase de 60 ° y un ancho de banda de 25 Hz,
se obtiene un controlador tipo I:
(7.44)
La Figura 17 muestra el diagrama de bode de lazo
abierto de voltaje utilizando el controlador calculado.
Figura 17. Diagrama de bode de lazo abierto de
voltaje.
9. Simulaciones del sistema.
Se realizan las simulaciones del sistema bajo varios
tipos de condiciones de funcionamiento, de carga y
perturbaciones.
9.1 Simulación de un sag del 20% en el
voltaje de la red.
La Figura 18 muestra las formas de onda de los
diferentes voltajes y corrientes del SST al ser
afectados por un Sag del 20% del voltaje de la red.
Figura 18. Sag del 20% del voltaje de la red.
El Sag del voltaje de entrada de la red es aplicado
en un intervalo de 0.1 a 0.15 segundos provocando
que el voltaje de enlace de alta VHDC decaiga, sin
Frecuencia (Hz)
-100
-50
0
50
100
System: untitled1Frequency (Hz): 250Magnitude (dB): 0.0149
Mag
nit
ud
(d
B)
10-1
100
101
102
103
104
105
-180
-150
-120
-90 System: untitled1Frequency (Hz): 250Phase (deg): -120
Fase (
deg
)
Frequencia (Hz)
-150
-100
-50
0
50
100System: untitled1Frequency (Hz): 25Magnitude (dB): 0.00483
Mag
nit
ud
(d
B)
10-1
100
101
102
103
104
105
106
-180
-135
-90System: untitled1Frequency (Hz): 25Phase (deg): -90.1
Fase (
deg
)
embargo luego de la depresión se observa que dicho
voltaje trata de mantener el valor fijado como
referencia para finalmente establecerse y continuar
con su correcto funcionamiento [4]. El voltaje en el
enlace de baja VLDC no se ve afectado por esta
depresión, así mismo la corriente y el voltaje en la
carga se mantienen estables como se observa en la
Figura 18.
En la Figura 19 se muestra la gráfica de las
potencias de entrada y salida del SST con su
respectivo factor de potencia. Se puede notar que el
momento en que se produce el Sag de voltaje la
potencia de entrada disminuye, más no es así con la
potencia de salida que permanece constante, al igual
que el Factor de potencia de entrada y salida. Con esto
se demuestra que las perturbaciones en la entrada no
afectan a la salida y se mejora la calidad de energía.
Figura 19. Potencia y Factor de potencia del SST con
un Sag del 20%.
En la Figura 19 se observa como la potencia de
entrada disminuye al momento de ingresar la
perturbación y luego de un tiempo la potencia
sobrepasa la potencia nominal del 1000 KVA, esto es
debido a que el capacitor comienza a recuperar la
energía perdida al momento que ingresa la
perturbación. Cuando el voltaje regresa a su valor
normal, la potencia de entrada aumenta y luego
disminuye por debajo de la potencia nominal, este
fenómeno ocurre debido a que el capacitor se
sobrecargo de energía y luego entrega dicha energía
entregando potencia a la red.
9.2 Simulación de un swell del 15% en el
voltaje de la red.
Para realizar esta prueba se simulará un swell del
15% sobre el sistema del SST, el cual tendrá un
intervalo de duración aproximado de 0.1 s a 0.15 s,
como se observa en la Figura 20.
Se aplica el mismo análisis visto en la simulación
de un Sag del 20%, provocando un incremento del
voltaje en el enlace de alta VHDC, pero gracias al
control que existe en el sistema rápidamente el voltaje
trata de mantener el valor de referencia. Así mismo el
voltaje en el enlace de baja VLDC no se ve afectado
por este incremento. La corriente y el voltaje en la
carga no se ven afectado se mantienen estables como
se observa en la Figura 20.
Figura 20. Swell del 15% del voltaje de la red.
En la Figura 21 se muestra que el momento en que
se produce el Swell de voltaje, la potencia de entrada
aumenta, más no es así con la potencia de salida que
permanece constante. El Factor de potencia de entrada
y salida mantiene un valor unitario. Con esto se
demuestra que las perturbaciones en la entrada no
afectan a la salida y se mejora la calidad de energía.
Figura 21. Potencia y Factor de potencia del SST con
un Swell del 15%.
En la Figura 21 se observa como la potencia de
entrada aumenta al momento de ingresar la
perturbación y luego de un tiempo la potencia
disminuye por debajo de la potencia nominal del 1000
KVA, esto es debido a que el capacitor comienza a
entregar la energía que ganó al momento de ingresa la
perturbación.
9.3 Simulación de conexión de una carga
DC e inyección de potencia DC en LVDC
En la Figura 22 se muestra las formas de onda del
sistema luego de aplicarle una conexión de una carga
DC en el enlace de baja tensión y posteriormente
realizar la inyección de una corriente DC en el mismo
enlace. Primero realizamos la conexión de una carga
DC de 100 amperios en el enlace de baja tensión
desde el tiempo 0.1 segundos, como vemos en la
Figura 22 provoca que la corriente de entrada aumente
y que el voltaje en los enlaces DC disminuyan para
luego estabilizarse en su valor de referencia. Segundo
realizamos la inyección de corriente de 100 amperios
en el enlace de baja tensión lo que produce que la
corriente de entrada disminuye y los voltajes de los
enlaces DC aumenten para que luego se estabilicen en
su valor de referencia, a pesar de estas perturbaciones
las señales en el lado del inversor y en la carga
permanecen constantes todo el tiempo.
Figura 22. Conexión e inyección de potencia DC en
LVDC.
En la Figura 23 se observa que al momento de
conectar la carga DC, la potencia de entrada aumenta
debido al aumento de la demanda de corriente.
Cuando se inyecta corriente DC la potencia de entrada
disminuye debido a la disminución de la corriente de
entrada. En ambos casos la potencia de salida
permanece constante al igual que el Factor de potencia
de entrada y salida que se mantienen en valor unitario.
Con esto se demuestra la capacidad de incorporación
de energías renovables al sistema.
Figura 23. Potencia y Factor de potencia del SST con
conexión e inyección de potencia DC.
9.4 Simulación de conexión de una carga
trifásica resistiva-inductiva
En la Figura 24 se muestra el resultado obtenido al
conectar una carga trifásica RL adicional a partir de
0.1 segundos, en la cual se puede observar que el
voltaje de entrada no se ve afectados, no así la
corriente de entrada que aumenta para poder
compensar esta variación de carga e inyectar más
potencia para que el sistema no se vea afectado. Sin
embargo a pesar de haber aumentado la carga
observamos que el sistema realiza un perfecto control
del voltaje de enlace de alta y de baja manteniéndolo
estable luego de la perturbación a la que se sometido.
Figura 24. Conexión de una carga trifásica resistiva-
inductiva.
Al momento de conectar la carga R-L la potencia
activa y reactiva de salida aumentan, pero se puede
apreciar que en la entrada solo aumenta la potencia
activa y por ello el factor de potencia de la entrada se
mantiene unitario. El factor de potencia de salida
disminuye debido a que se ingresan reactivos a la
carga. La Figura 25 muestra cómo se mejora la
calidad de energía al mantener un factor de potencia
unitario a la entrada cuando en la salida su valor no es
unitario.
Figura 25. Potencia y Factor de potencia del SST
carga R-L.
10. Conclusiones
Mediante las simulaciones presentadas, se
demuestra que efectivamente el SST mejora la calidad
de energía en un sistema eléctrico, ya que se puede
observar la presencia de Sags y Swells en el voltaje de
entrada de la red no afectan el desempeño del sistema,
ya que las variables de salida en la carga permanecen
completamente estables.
Se demuestra que a través de los enlaces DC
podemos alimentar cargas extras o inclusive inyectar
potencia a la red por medio de energías renovables
como son celdas solares, baterías de alta potencia
etc...
Se puede observar en las simulaciones que cuando
hay perturbaciones en la entrada, la salida no se ve
afectada y cuando el factor de potencia en la salida
disminuye, se mantiene un factor de potencia unitario
en la entrada.
11. Agradecimientos
Agradezco principalmente a mi familia por
siempre apoyarme en todo y en especial a mi mama
por los valores que me ha inculcado, por haberme
dado la oportunidad de tener una excelente educación
y por ser un excelente ejemplo a seguir, al PhD. Sixifo
Falcones que me ha inculcado sus conocimientos y ha
sido de ayuda para la elaboración del presente
proyecto.
Danny Xavier Espinoza Andrade
Mi gratitud principalmente está dirigida a Dios por
haberme dado la existencia y permitido llegar al final
de esta carrera, igualmente mi agradecimiento es para
mis profesores que me instruyeron, a mis padres,
hermanos y compañero de tesina que me brindaron su
apoyo, su atención y lo más importante su amistad, así
como también al PhD. Sixifo Falcones agradezco de
forma sincera su valiosa colaboración.
Jorge Enrique Aguilar Sánchez
12. Referencias
[1] Dougherty, B., Tanzella, F., & Weaver, R.
(1995). “Some Nickel – Iron, and Nickel – Metal
Hydride, Cell Cycling Result”. IEEE
[2] Falcones, S., Mao, X., & Ayyanar, R. (2010).
“Topology comparison for solid state transformer
implementation”. Arizona: IEEE.
[3] Ned Mohan, Tore Undeland, William
Robbins, “ELECTRÓNICA DE POTENCIA:
Convertidores, Aplicaciones y Diseños”, 2da Edición,
John Wiley & Sons Inc, 1995.
[4] Carol Gowan, Chad Loomis, “Power Quality
and Harmonics: Causes, Effects and Remediation
Techniques”, Cornell University PDC Electrical
Design Section, 2006.
[5] Falcones S, “ A DC-DC multiport converter
based SST”, Arizona State University, 2011.